〓4专题四 细胞增殖、个体繁殖和个体发育

专题四细胞增殖、个体繁殖和个体发育邱国强(重庆市黔江中学)●知识联系框架分裂生殖孢子生殖出芽生殖营养生殖胚的发育胚乳的发育胚的发育胚后发育●重点知识联系与剖析一、细胞增殖的方式细胞增殖是生物体的重要生命特征，是生物体生长、发育、繁殖和遗传的基础。

1.有丝分裂细胞周期是指连续分裂的细胞，从一次分裂完成时开始，到下一次分裂完成时为止。

—个细胞周期分为细胞分裂间期和细胞分裂期两个时期，分裂期又人为地分为前期、中期、后期和未期。

在有丝分裂过程中染色体数目的变化情况是：间期虽进行了染色体的复制，但形成的2条姐妹染色单体通过一个着丝点连接在一起，并未真正成为2个染色体，我们在计数时还是看做是一个染色体。

前期和中期均是每个染色体中包含有2条染色单体，到后期着丝点分裂，在纺缍丝的牵引下，染色单体彼此分开时，一个染色体真正变成了2个染色体，染色单体已不再称为染色单体而称为染色体了，此时细胞中染色体数目暂时增加一倍，末期结束时，子细胞中的染色体数目又恢复到与母细胞一样的水平，如下左图曲线所示：在表示有丝分裂过程细胞内的染色体数目时一般用偶数表示，因为在整个有丝分裂过程都存在着同源染色体，没有减数分裂过程中同源染色体的联会配对形成四分体和同源染色体彼此分开的过程。

如果要表示一个细胞核中染色体数目的变化曲线，与一个细胞中的染色体数目变化曲线图略有不同，因为在末期形成了两个细胞核，但细胞尚未真正完全分开，所以一个细胞中的染色体与后期还是一样的，细胞一旦完全分开末期便宣告结束。

对一个细胞核中的染色体数目变化曲线的理解就是在后期进入末期时染色体已完全实现了平均分配，所以末期一个细胞核的染色体是后期的一半，与前期和中期一样。

如上右图曲线所示。

在有丝分裂过程中DNA 含量的变化情况是：在间期的G 1是进行DNA 复制的准备期，此时主要是进行RNA 的转录和有关蛋白质的合成，DNA 尚未开始复制；S 期是DNA 的复制期，但复制有一个过程，所以在图中用一斜线表示；S 期结束时DNA 含量比原来增加了一倍，此后一直到分裂结束，才减半到与母细胞一样的水平，如下图(左:一个细胞中核DNA 含量变化-右:一个细胞核中核DNA 含量变化)所示：动物细胞的有丝分裂与植物细胞的有丝分裂相比较有相同的地方，也有不同的地方。

相同的地方表现在动植物细胞有丝分裂的实质是一样的，但由于动物细胞与植物细胞在结构上的差异，所以动植物细胞在有丝分裂的形式上有所不同。

具体见下表：是因为染色体上有遗传物质，因而在生物的亲代和子代之间保持了遗传性状的稳定性。

细胞分裂不是无限进行的，细胞分裂产生的子细胞有的继续分裂，进入下一个细胞周期。

也有的暂时失去分裂能力，进人生长发育时期，最后形成某种成熟的组织，但当受到某种刺激时，又可恢复分裂能力，如植物的皮层细胞、叶肉细胞等；哺乳动物的上皮组织细胞等。

也有的发育成高度分化成熟的组织，永远失去分裂能力，如哺乳动物的红细胞、被子植物的筛管细胞等。

2.减数分裂只有进行有性生殖的生物体内才有进行减数分裂的原始生殖细胞。

具有原始生殖细胞(性原细胞)的器官称为生殖腺，雌性动物是卵巢，雄性动物是睾丸。

减数分裂是一种染色体只复制一次，而细胞却连续分裂2次的分裂方式，分裂的结果是子细胞中的染色体数目比性原细胞(或体细胞)减少了—半。

对于减数分裂过程的理解要注意以下几点：一是染色体的复制时间在性原细胞发育成性母细胞的过程中，即在同源染色体联会之前早就已经复制完成了；二是联会时间在染色体缩短变粗的早期，发生联会的过程在光学显微镜下是看不到的，所以教材中的减数分裂图解表示联会的图中一个染色体中未画出2条染色单体；三是减数分裂第一次分裂的目的是同源染色体彼此分开实现染色体数目减半，在同源染色体彼此分开时非同源染色体之间要自由组合，同源染色体的染色单体之间还要发生交叉互换，这是三大遗传规律的细胞学基础；四是减数分裂第二次分裂的主要特征是着丝点分裂，实现染色单体彼此分开，所以分裂的结果是染色体数目未变，但DNA分子数减少—半；五是第二次分裂过程的次级性母细胞的分裂类似有丝分裂过程，但与有丝分裂过程不同的是一般已不存在同源染色体。

关于减数分裂和有丝分裂的比较，重点是减数分裂第二次分裂过程与有丝分裂过程的比较。

①有丝分裂中期和减数分裂第二次分裂中期的比较：在有丝分裂过程中自始至终存在着同源染色体，而在减数分裂第二次分裂过程中不存在同源染色体。

区分同源染色体的依据在高中生物阶段有两点：一是染色体的大小，同源染色体一般形状和大小相似或相同；二是着丝点位置，着丝点的位置有端着丝点，也有中间着丝点的，同源染色体的着丝点位置应是相同的。

有丝分裂中期的图像特征是：染色体数目一般是偶数，染色体两两相同，每个染色体中有2个染色单体，着丝点排列在赤道板的中央。

减数分裂第二次分裂中期的图像特征是：染色体数目有奇数，也有偶数，但找不到两两相同的染色体，即不是大小不同，就是着丝点位置不同，说明没有同源染色体，但每个染色体中还有2个染色单体，如下左图所示：②有丝分裂后期和减数分裂后期分裂图像的比较：如上右图所示：有丝分裂后期和减数分裂第二次分裂后期的共同特征是：着丝点分裂，每个染色体的2条染色单体彼此分开成为2条染色体，在纺缍丝的牵引下分别移向细胞两极。

但不同之处是：有丝分裂后期的细胞中应有同源染色体，而减数分裂第二次分裂后期的细胞中一般没有同源染色体。

在识图中应对移向同一方向的一组染色体进行分析，如上右图A中，向上移动的一组染色体中，大的2个染色体是一样的，可看作是一对同源染色体。

而小的2个染色体也是一样的，可看作另一对同源染色体。

在上右图B中，向上移动的一组染色体中大小形状各不相同，所以就没有同源染色体。

所以上右图A看作是有丝分裂后期，上右图B看作是减数分裂第二次分裂后期。

精原细胞和卵原细胞的减数分裂过程的异同点是：染色体的行为和数目变化的过程是—样的，但细胞质的分配情况不同。

精原细胞在减数分裂过程中，连续2次分裂细胞质均是均等分裂；卵原细胞在减数分裂过程中，连续2次分裂细胞质均是不均等分裂，在第一次分裂过程中细胞质主要分配在次级卵母细胞中，第二次分裂细胞质主要分配在卵细胞中，极体中几乎没有分到细胞质。

精原细胞经减数分裂后形成的是精子细胞，精子细胞必须经过变形后才能形成精子，变形的过程中细胞质大量丢失，只保留细胞核和一个蛋白质构成的尾部。

卵细胞的形成没有变形过程，卵细胞体积很大，细胞质中贮存有大量的营养物质，这是为受精卵的发育准备的。

关于减数分裂过程中，染色体数目的变化和DNA含量的变化可用下图所示的两条曲线表示：受精的过程是指精子的细胞核与卵细胞的细胞核相融合的过程，故在受精卵的细胞核中遗传物质是—半来自父方一半来自母方，但在受精卵的细胞质中的遗传物质则全部来自母方。

通过受精作用把染色体减半的精子和卵细胞结合成合子，染色体数目恢复原状时使双亲的遗传物质综合到子代个体中，即保证了同种生物亲、子两代体细胞中染色体数目的稳定性，对遗传有重要意义，又使后代获得两个亲本的遗传物质，有利于生物的生存和进化，对生物的变异也有重要意义。

如下图所示。

3.深化和拓展减数分裂的部分知识，适应并攻克测试题和高考题中的涉外知识。

①配子减数分裂配子减数分裂是产生配子时进行的（教材中介绍的减数分裂就是这种类型）。

重点放在第一次分裂过程中染色体行为的变化上，尤其搞清“基因重组”就具体发生在减Ⅰ前期的四分体阶段和减Ⅰ后期。

四分体阶段往往发生同源非姐妹染色单体间的交叉互换，导致等位基因的互换，打破基因间的旧连锁，建立新的连锁，实现基因的重新组合；在减Ⅰ后期时，等位基因随同源染色体分离的同时，非同源染色体上的非等位基因随非同源染色体的自由组合而组合，也实现了控制不同性状的基因重新组合。

这样就为后面复习“基因的自由组合规律”、“基因的连锁和互换规律”和可遗传变异的内容奠定了基础，学生的迁移和综合能力也会得到培养。

应注意和澄清的问题是：DNA的复制发生在减Ⅰ前的间期，而不能说发生在减数分裂的间期；减Ⅱ过程绝不是一次普通的有丝分裂，因有丝分裂产生的子细胞是体细胞，细胞内有成对的同源染色体，而减Ⅰ之后，同源染色体就进入不同的子细胞中，所以次级性母细胞中就不存在同源染色体了，因此减Ⅱ过程中和产生的子细胞中也就没有成对的同源染色体。

但减Ⅱ后期着丝点分裂，染色单体分离后分别进入不同的子细胞，这与有丝分裂类似，因此只能说减Ⅱ类似普通的有丝分裂。

②孢子减数分裂（居间减数分裂）孢子减数分裂发生在产生孢子的过程中，该知识与被子植物个体发育和遗传的内容联系密切。

若缺乏这方面的知识，有些问题就不能顺利分析解答。

如推算胚核和胚乳核的基因型就涉及孢子减数分裂的知识。

因此要了解被子植物的卵细胞、极核、精子是如何形成的。

花药中产生小孢子母细胞（花粉母细胞）四分孢子4个小孢子（花粉粒）4个成熟的花粉粒（各有1个营养核和1个生殖核）8个精子（每1个花粉粒萌发产生2个具有相同基因型的精子）。

胚珠中产生大孢子母细胞（胚囊母细胞）4个大孢子（其3个退化，1个发育）8核胚囊（1个卵细胞、2个极核、2个助细胞和3个反足细胞的基因型相同）。

③假减数分裂如雄蜂（单性生殖—孤雌生殖产生）的精原细胞象征性地进行减数分裂的2次分裂，第一次分裂形成1个有核、1个无核的大小两个细胞。

无核的小细胞退化，有核大细胞进行第二次分裂，姐妹染色单体分离，细胞质进行不均等分配，含细胞质较多的子细胞发育成精子，含细胞质少的子细胞退化。

因此雄蜂的体细胞、初级精母细胞和精子中的染色体数均为16条，通过减数分裂后，染色体数并没减少一半。

1 个初级精母细胞连续分裂2次只产生1个精子，而不是4个精子，这都与正常的减数分裂不一样。

4.彻底搞清“减数分裂—受精作用—有丝分裂”过程中细胞核内与细胞内染色体数目、DNA含量、染色单体数、同源染色体对数的变化。

①表解“减数分裂—受精作用—有丝分裂”过程中细胞核内染色体数目、DNA含量、染色单体数、同源染色体对数的变化。

②图（一）示二倍体生物“减数分裂—受精作用—有丝分裂”过程中细胞核内染色体数目、DNA含量的变化。

图（一）③图（二）示二倍体生物“减数分裂—受精作用—有丝分裂”过程中细胞内染色体数目、DNA 含量的变化。

图（二）④性原细胞自身的繁殖方式是：有丝分裂。

⑤减Ⅰ前期的四分体时期同源非姐妹染色单体交叉互换是基因互换规律的细胞学基础，减Ⅰ后期非同源染色体的自由组合是基因自由组合规律的细胞学基础，故基因重组发生在减Ⅰ前期的四分体时期和减Ⅰ后期；减Ⅰ后期同源染色体分离是基因分离规律的细胞学基础。

⑥基因突变发生在有丝分裂间期（体细胞突变）和减Ⅰ前的间期（有性生殖细胞突变）DNA 复制的时候。

⑦减数分裂过程中染色数目减半的根本原因是减Ⅰ后期同源染色体的分离，这也是减Ⅰ的最主要特点；而减Ⅱ后期着丝点分裂，染色单体变成染色体并移两极则是减Ⅱ的主要特点。